建筑工程坐標(biāo)測(cè)量施工技術(shù)培訓(xùn)講義PPT

1、第六章 坐標(biāo)測(cè)量 知識(shí)目標(biāo)： 掌握坐標(biāo)測(cè)量基本原理；掌握利用全站儀進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)量的外業(yè)工作程序與方法；能力目標(biāo)： 掌握全站儀的基本操作方法1第一節(jié) 坐標(biāo)測(cè)量概述 測(cè)量工作的基本任務(wù)是確定地面點(diǎn)的空間位置。確定地面點(diǎn)的空間位置需用三個(gè)量，通常是確定地面點(diǎn)的平面坐標(biāo)和地面點(diǎn)的高程。 坐標(biāo)是用于表示地面或空間點(diǎn)在平面坐標(biāo)系中的平面位置，常用（X，Y）表示。我國(guó)所使用的平面坐標(biāo)系統(tǒng)有：1954年北京坐標(biāo)系、1980年國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)、地方城市坐標(biāo)系統(tǒng)，在局部小范圍地區(qū)，也可使用獨(dú)立的坐標(biāo)系統(tǒng)。 2測(cè)量坐標(biāo)方法 傳統(tǒng)的方法有三角測(cè)量（一、二、三、四等三角測(cè)量、小三角測(cè)量）、導(dǎo)線測(cè)量（單一導(dǎo)線、結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線、導(dǎo)線網(wǎng)

2、）和交會(huì)測(cè)量（前方、側(cè)方、后方、測(cè)邊交會(huì)等） 現(xiàn)代的方法有全站儀法和GPS法 3第二節(jié) 全站儀的操作方法 全站儀是在電子經(jīng)緯儀和電子測(cè)距技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種智能化測(cè)量?jī)x器，是由電子測(cè)角、電子測(cè)距、電子計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等組成的三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量結(jié)果能自動(dòng)顯示，并能與外圍設(shè)備交換信息的多功能儀器。由于該儀器能較完善地實(shí)現(xiàn)測(cè)量和處理過程的一體化，所以人們稱之為全站型電子速測(cè)儀，簡(jiǎn)稱全站儀。 4全站儀的類型 瑞士徠卡的TC系列、日本尼康DTM系列、日本拓普康GTS-720系列、德國(guó)歐普同的E系列，蔡司Elta CElta SElta R系列、美國(guó)Trimble3600系列、瑞士捷創(chuàng)力的GD

3、M500系列、日本賓得的PCS-315系列、日本索佳的SET2010系列、蘇州一光OTS600系列和中國(guó)南方的NTS-350系列。 5全站儀的特點(diǎn) 全站儀有使用方便、功能強(qiáng)大、自動(dòng)化程度高、兼容性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，已作為常用測(cè)量?jī)x器普遍使用。 全站儀是一種多功能儀器，除能自動(dòng)測(cè)距、測(cè)角和測(cè)高差三個(gè)基本要素外，還能直接測(cè)定坐標(biāo)以及放樣等。具有高速度、高精度和多功能的特點(diǎn)。因此，它既能完成一般的控制測(cè)量，又能進(jìn)行建筑施工放樣和地形圖的測(cè)繪。6全站儀尼康賓得索佳拓普康徠卡7全站儀的構(gòu)造 拓普康GTS系列全站儀外形及部件名稱 8全站儀的結(jié)構(gòu)全站儀的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：其基本裝備包括光電測(cè)角系統(tǒng)、光電測(cè)距系

4、統(tǒng)、雙軸液體補(bǔ)償裝置和微處理器（測(cè)量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）。有些自動(dòng)化程度高的全站儀還有自動(dòng)瞄準(zhǔn)和自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。全站儀通過測(cè)量計(jì)算機(jī)有序地實(shí)現(xiàn)每一專用設(shè)備的功能。接口微處理器顯示器鍵 盤數(shù)據(jù)程序存儲(chǔ)器光電測(cè)角系統(tǒng)雙軸液體補(bǔ)償裝置自動(dòng)瞄準(zhǔn)與跟蹤I/O總線光電測(cè)距系統(tǒng)9光電測(cè)量系統(tǒng)全站儀有兩大光電測(cè)量系統(tǒng)，即光電測(cè)角系統(tǒng)和光電測(cè)距系統(tǒng)，它是全站儀的技術(shù)核心。電子測(cè)角系統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分及光學(xué)照準(zhǔn)部分與一般光學(xué)經(jīng)緯儀基本相同，其主要的不同點(diǎn)在于電子測(cè)角采用電子度盤而非光學(xué)度盤。光電測(cè)距機(jī)構(gòu)與普通電磁波測(cè)距儀相同，與望遠(yuǎn)鏡集成在一起。光電測(cè)角系統(tǒng)與光電測(cè)距系統(tǒng)使用共同的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，使得角度和距離測(cè)量只需照準(zhǔn)一次。

5、光電測(cè)量系統(tǒng)通過I/O接口與測(cè)量計(jì)算機(jī)聯(lián)系起來，由測(cè)量計(jì)算機(jī)控制光電測(cè)角、測(cè)距，并實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)。在現(xiàn)代全站儀的光電測(cè)距系統(tǒng)中，有的還具有無棱鏡激光測(cè)距技術(shù)（如拓普康GPT系列），它是在測(cè)距時(shí)將激光（可見或不可見）射向目標(biāo)，經(jīng)目標(biāo)表面漫反射，測(cè)距儀接收到漫反射光而實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量。目前，無棱鏡測(cè)距范圍，由于漫反射信號(hào)衰減一般在200m以內(nèi)。10雙軸液體補(bǔ)償系統(tǒng) 由于豎軸不嚴(yán)格在鉛垂線方向上,對(duì)角度的影響無法通過一測(cè)回取平均消除，一些較高精度的全站儀都裝有雙軸液體補(bǔ)償器，以補(bǔ)償豎軸傾斜對(duì)觀測(cè)角度的影響。雙軸液體補(bǔ)償器補(bǔ)償范圍一般在3以內(nèi)。除雙軸光電液體補(bǔ)償之外，有的全站儀還有視準(zhǔn)差、橫軸誤差、指標(biāo)差等

6、修正，以提高單盤位觀測(cè)精度。11自動(dòng)瞄準(zhǔn)與跟蹤 全站儀正向著測(cè)量機(jī)器人的方向發(fā)展，自動(dòng)瞄準(zhǔn)與跟蹤是重要的技術(shù)標(biāo)志。全站儀自動(dòng)瞄準(zhǔn)的原理是用CCD攝像機(jī)獲取棱鏡反射器影像與內(nèi)存的反射器標(biāo)準(zhǔn)圖像比較，獲取目標(biāo)影像中心與內(nèi)存圖像中心的差異量，同時(shí)啟動(dòng)全站儀內(nèi)部的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)全站儀照準(zhǔn)部、望遠(yuǎn)鏡，減少差異量，實(shí)現(xiàn)正確瞄準(zhǔn)目標(biāo)。比較與調(diào)整是反復(fù)的自動(dòng)過程，同時(shí)伴隨有自動(dòng)對(duì)光等動(dòng)作。全站儀自動(dòng)跟蹤是以CCD攝像技術(shù)和自動(dòng)尋找瞄準(zhǔn)技術(shù)為基礎(chǔ)，自動(dòng)進(jìn)行圖像判斷，指揮自身照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)、尋找、瞄準(zhǔn)、測(cè)量的全自動(dòng)的跟蹤測(cè)量過程。12測(cè)量計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 全站儀是測(cè)量光電化技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，全站儀配有測(cè)量

7、專用計(jì)算機(jī)，微處理器是全站儀的核心部件，它如同計(jì)算機(jī)CPU，由它來控制和處理電子測(cè)角、測(cè)距的信號(hào)，控制各項(xiàng)固定參數(shù)，如溫度、氣壓等信息的輸入、輸出，還由它進(jìn)行安置、觀測(cè)誤差的改正、有關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理及自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)或控制電子手簿等。微處理器通過鍵盤和顯示器指揮全站儀有條不紊地進(jìn)行光電測(cè)量工作。 13電子測(cè)角系統(tǒng) 電子經(jīng)緯儀的測(cè)角系統(tǒng)一般分為三大類： 編碼度盤測(cè)角系統(tǒng) 增量式光柵度盤測(cè)角系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)光柵度盤測(cè)角系統(tǒng)14全站儀的操作方法全站儀的功能很多，它是通過顯示屏和操作鍵盤來實(shí)現(xiàn)的。不同型號(hào)的全站儀操作鍵盤不同，大致可區(qū)分為兩大類：一類是操作按鍵比較多（15個(gè)左右），每個(gè)鍵都有23個(gè)功能，通過按某

8、個(gè)鍵執(zhí)行某個(gè)功能；另一類是操作按鍵比較少，只有幾個(gè)作業(yè)模式按鍵和幾個(gè)軟鍵（功能鍵），通過選擇菜單達(dá)到執(zhí)行某項(xiàng)功能。下面以拓普康GTS系列全站儀為例，介紹全站儀的使用。 15全站儀的按鍵名稱及功能按鍵名 稱 功 能坐標(biāo)測(cè)量鍵坐標(biāo)測(cè)量模式距離測(cè)量鍵距離測(cè)量模式ANG角度測(cè)量鍵角度測(cè)量模式MENU菜單鍵在菜單模式和正常測(cè)量模式之間切換，在菜單模式下設(shè)置應(yīng)用測(cè)量與調(diào)節(jié)方式ESC退出鍵返回測(cè)量模式或上一層模式從正常測(cè)量模式直接進(jìn)入數(shù)據(jù)采集模式或放樣模式POWER電源鍵電源開關(guān)F1 - F4軟鍵（功能鍵）對(duì)應(yīng)于顯示的軟鍵信息16角度測(cè)量模式 頁(yè)碼軟鍵顯示符號(hào)功能1F1F2F3F4OSETHOLDHSETP

9、1水平角置為00000鎖定水平角通過鍵入數(shù)字設(shè)置水平角顯示第2頁(yè)軟鍵功能2F1F2F3F4TILTREPV%P2設(shè)置傾斜改正,如果選擇ON,顯示窗顯示傾斜改正數(shù)角度重復(fù)測(cè)量模式，這個(gè)功能僅GTS211D才有垂直角、百分比坡度模式顯示第3頁(yè)軟鍵功能3F1F2F3F4HBZR/LCMPSP3對(duì)每隔90水平角設(shè)置蜂鳴聲變換水平角的右/左旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)方向變換天頂距/高度角顯示第1頁(yè)軟鍵功能17距離測(cè)量模式 1F1F2F3F4MEASMODES/AP1啟動(dòng)測(cè)量設(shè)置測(cè)量模式精測(cè)/粗測(cè)/跟蹤設(shè)置音響模式顯示第2頁(yè)軟鍵功能2F1F2F3F4OFSETS.Om/f/iP2偏心測(cè)量模式放樣測(cè)量模式米,英尺,或者英尺、

10、英寸單位的變換顯示第1頁(yè)軟鍵功能18坐標(biāo)測(cè)量模式 1F1F2F3F4MEASMODES/AP1開始測(cè)量設(shè)置測(cè)量模式精測(cè)/粗測(cè)/跟蹤設(shè)置音響模式顯示第2頁(yè)軟鍵功能2F1F2F3F4R.HTINS.HTOCCP2通過輸入設(shè)置棱鏡高度通過輸入設(shè)置儀器高度通過輸入設(shè)置測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)顯示第3頁(yè)軟鍵功能3F1F2F3F4OFSETS.Om/f/iP2偏心測(cè)量模式放樣測(cè)量模式米,英尺,或者英尺、英寸單位的變換顯示第1頁(yè)軟鍵功能19顯示窗內(nèi)常用符號(hào)的意義 顯示內(nèi) 容顯示內(nèi) 容V垂直角N北向坐標(biāo)HR水平角（右）E東向坐標(biāo)HL水平角（左）Z高 程HD水平距離*EDM（電子測(cè)距）正在進(jìn)行VD高 差m以米為單位SD斜 距

11、ft以英尺為單位fi以英尺與英寸為單位20測(cè)量準(zhǔn)備 將全站儀對(duì)中、整平 打開電源，顯示器初始化 ,檢查電量縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，使顯示器顯示垂直度盤讀數(shù)和水平度盤讀數(shù)設(shè)置各種參數(shù)和測(cè)量模式21角度測(cè)量 水平角右角（HR）和垂直角（V）測(cè)量 水平角右角（HR）、左角（HL）的切換水平角讀數(shù)設(shè)置 （0SET /HOLD ）豎直角讀數(shù)設(shè)置 （天頂距、高度角坡度的切換 ）22距離測(cè)量 距離測(cè)量可設(shè)為單次測(cè)量和N次測(cè)量。一般設(shè)為單次測(cè)量，以節(jié)約用電。距離測(cè)量可分為三種測(cè)量模式，即精測(cè)模式、粗測(cè)模式、跟蹤模式。一般情況下用精測(cè)模式觀測(cè)，最小顯示單位為1mm，測(cè)量時(shí)間約2.5s。粗測(cè)模式最小顯示單位為10mm，測(cè)量時(shí)

12、間約0.7s。跟蹤模式用于觀測(cè)移動(dòng)目標(biāo)，最小顯示單位為10mm，測(cè)量時(shí)間約0.3s。 23直接距離測(cè)量 當(dāng)距離測(cè)量模式和觀測(cè)次數(shù)設(shè)定后，在測(cè)角模式下，照準(zhǔn)棱鏡中心，按 鍵，即開始連續(xù)測(cè)量距離，顯示內(nèi)容從上往下為水平角（HR）、 平距（HD）和高差（VD）。若再按 鍵一次，顯示內(nèi)容變?yōu)樗浇牵℉R）、垂直角（V）和斜距（SD）。當(dāng)不再需要連續(xù)測(cè)量時(shí)，可按F1（MEAS）鍵，按設(shè)定的次數(shù)測(cè)量距離，最后顯示距離平均值。 注：當(dāng)光電測(cè)距正在工作時(shí)，HD右邊出現(xiàn)“*”標(biāo)志。 24偏心測(cè)量 當(dāng)棱鏡直接架設(shè)有困難時(shí)，如要測(cè)定電線桿中心位置，偏心測(cè)量模式是十分有用的。如圖所示，只要在與儀器平距相同的點(diǎn)P安置棱

13、鏡，在設(shè)置儀器高度、棱鏡高后，用偏心測(cè)量（第2頁(yè)F1）即可測(cè)得到被測(cè)物中心A0的距離和被測(cè)物中心的坐標(biāo)。 25偏心測(cè)量 在距離測(cè)量模式下，選擇偏心測(cè)量（0FSET）模式，接著照準(zhǔn)棱鏡P點(diǎn)，按F1（MEAS）鍵，測(cè)定儀器到棱鏡的水平距離；再按F4（SET）鍵，確定棱鏡的位置，接著用水平制動(dòng)螺旋照準(zhǔn)目標(biāo)A0點(diǎn)；然后，每按一次距離測(cè)量鍵，即 鍵，平距（HD）、高差（VD）和斜距（SD）依次顯示。若在偏心測(cè)量之前，設(shè)置（輸入）了儀器高、棱鏡高、測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)，每按一次坐標(biāo)測(cè)量鍵，即 鍵，N，E和Z坐標(biāo)依次顯示。最后按ESC鍵返回前一個(gè)模式。 26存儲(chǔ)管理 在主菜單(MENU)下按F3鍵，進(jìn)入存儲(chǔ)管理模式，

14、共有三項(xiàng)八條菜單，具體內(nèi)容有： 文件狀態(tài)(FILE STATUS)：顯示已存儲(chǔ)的測(cè)量數(shù)據(jù)(MEAS.)文件和坐標(biāo)數(shù)據(jù)(COORD.)文件總數(shù)和數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。 查閱(SEARCH)：查閱記錄數(shù)據(jù)，即可查閱測(cè)量數(shù)據(jù)(MEAS.DATA)、坐標(biāo)數(shù)據(jù)(COORD.DATA)和編碼庫(kù)(PLODE LIB)。共有三種查閱方式：查閱第一個(gè)數(shù)據(jù)(FIRST DATA)，查閱最后一個(gè)數(shù)據(jù)(LAST DATA)，按點(diǎn)號(hào)或登記號(hào)查閱(PT# DATA)。在查閱模式下，點(diǎn)名(PT# ，BS#)、標(biāo)識(shí)符ID、編碼PCODE和高度數(shù)據(jù)(INS.HT,R.HT)可以更正，但觀測(cè)數(shù)據(jù)不能更改。 文件管理(FILE MAINTAN

15、)：刪除文件(DEL)/編輯文件名(REN)/查閱文件中數(shù)據(jù)(SRCH)。 輸入坐標(biāo)(COORD.INPUT)：將控制點(diǎn)或放樣點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入并存入坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件。 刪除坐標(biāo)(DELETE COORD)：刪除坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。 輸入編碼(PCODE INPUT)：將編碼數(shù)據(jù)輸入并存入編碼庫(kù)，共有150個(gè)編號(hào)。 數(shù)據(jù)傳送(DATA TRANSFER)：可以直接將內(nèi)存的測(cè)量數(shù)據(jù)或坐標(biāo)數(shù)據(jù)或編碼庫(kù)數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)。也可以從計(jì)算機(jī)將坐標(biāo)數(shù)據(jù)或編碼庫(kù)數(shù)據(jù)直接裝入儀器內(nèi)存。還可進(jìn)行通訊參數(shù)數(shù)據(jù)設(shè)置。 初始化(INITIALIZE)：用于內(nèi)存初始化，可對(duì)所有測(cè)量數(shù)據(jù)和坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件(FILE DATA)初

16、始化，對(duì)編碼庫(kù)數(shù)據(jù)(PCODE DATA)初始化及對(duì)文件數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)(ALL DATA)初始化，但對(duì)測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)，儀器高和棱鏡高不會(huì)被初始化。27全站儀操作注意事項(xiàng) （1）儀器應(yīng)由專人使用、保管。遷站、裝箱時(shí)只能握住儀器的支架，而不能握住鏡筒，以免對(duì)儀器造成損傷，影響觀測(cè)精度。 （2）日光下測(cè)量應(yīng)避免將物鏡直接瞄準(zhǔn)太陽。若在太陽下作業(yè)應(yīng)安裝濾光器。 （3）避免在高溫和低溫下存放儀器，亦應(yīng)避免溫度驟變（使用時(shí)氣溫變化除外）。在高溫天氣作業(yè)時(shí)，必須撐傘，否則儀器內(nèi)部溫度容易升到6070C，從而縮短儀器的使用壽命。 （4）儀器不使用時(shí)，應(yīng)將其裝入箱內(nèi)，置于干燥處，注意防震、防塵和防潮。 （5）若儀器

17、工作處的溫度與存放處的溫度差異太大，應(yīng)先將儀器留在箱內(nèi)，直至它適應(yīng)環(huán)境溫度后再使用儀器。 （6）儀器長(zhǎng)期不使用時(shí)，應(yīng)將儀器上的電池卸下分開存放。電池應(yīng)每月充電一次。28全站儀操作注意事項(xiàng) （7）儀器運(yùn)輸應(yīng)將儀器裝于箱內(nèi)進(jìn)行，運(yùn)輸時(shí)應(yīng)小心避免擠壓、碰撞和劇烈震動(dòng)，長(zhǎng)途運(yùn)輸最好在箱子周圍使用軟墊。 （8）儀器安裝至三腳架或拆卸時(shí)，要一只手先握住儀器，以防儀器跌落。 （9）外露光學(xué)件需要清潔時(shí)，應(yīng)用脫脂棉或鏡頭紙輕輕擦凈，切不可用其他物品擦拭。 （10）儀器使用完畢后，用絨布或毛刷清除儀器表面灰塵。儀器被雨水淋濕后，切勿通電開機(jī)，應(yīng)用干凈軟布擦干并在通風(fēng)處放一段時(shí)間。 （11）作業(yè)前應(yīng)全面仔細(xì)檢查儀

18、器，確信儀器各項(xiàng)指標(biāo)、功能、電源、設(shè)置和改正參數(shù)均勻符合要求時(shí)再進(jìn)行作業(yè)。 （12）即使發(fā)現(xiàn)儀器功能異常，非專業(yè)維修人員不可擅自拆開儀器，以免發(fā)生不必要的損壞。 （13）其他使用要點(diǎn)與光學(xué)經(jīng)緯儀相同。29第三節(jié) 坐標(biāo)測(cè)量方法 坐標(biāo)測(cè)量實(shí)際上也是測(cè)量角度和距離，再通過機(jī)內(nèi)軟件由已知點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算未知點(diǎn)坐標(biāo)，因此坐標(biāo)測(cè)量需先輸入測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)和后視點(diǎn)坐標(biāo)或已知方位角。 GTS全站儀可在坐標(biāo)測(cè)量模式下直接測(cè)定碎部點(diǎn)（立棱鏡點(diǎn)）坐標(biāo)。在坐標(biāo)測(cè)量之前必須輸入測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)行后視定向。若測(cè)量三維坐標(biāo)，還必須輸入儀器高和棱鏡高。具體操作如下：3031二、儀器高和目標(biāo)高的設(shè)置要想測(cè)得未知點(diǎn)的正確高程（Z）值，還需要正確設(shè)置儀器高和目標(biāo)高（鏡高）